紅外測溫技術在變電設備運維中的應用研究

董德安

國網吉林省電力有限公司長春供電公司變電運維中心，吉林 長春 130300

0 引言

電網規模持續擴大，電力設備因此會面臨較大的負載和持續工作的壓力，其過熱情況非常普遍，易導致安全事故頻發，電力設備過熱是造成絕大部分電網故障的最主要因素。紅外測溫技術是對運營狀態下電力設備進行測溫的一種快速、便捷的方式，其技術和成本優勢使其在研究和應用方面受到相關人員的高度重視。

1 紅外測溫技術在變電設備運維中的應用概述

變電設備是指對配電網內的電壓、電流等電能參數進行調整的設備。配電網需要在不同的應用階段對電壓和電流進行調節，使得電能可以有效利用，同時降低電能損耗，提高整個電網運營的安全程度。整個過程需要對配電網內的大電壓和大電流進行處理，高負荷狀態下，不可避免會發生過熱甚至故障等問題，因此必須通過運維來保障變電設備的正常穩定運行。其中，對變電設備的溫度進行快速檢測，可以及時確定其是否處于過熱狀態，為設備和電路的穩定提供預警信息。

目前廣泛采用的是紅外測溫技術，通過該技術可以采用非接觸方式進行快速測溫，使得溫度檢測更加便捷，更有利于實施，這對于變電設備的運維來說是一個非常重要的條件。我國的配電網建設，在城市中要盡量減少占地，在鄉村也需要考慮設備安全問題。因此，很多變電設備都集中安裝在距離地面較高或者統一集中在一些封閉的空間內，如果采用直接接觸方式進行測溫，操作難度大、效率低，而采用紅外測溫技術可以很好地解決這一問題。隨著該技術的不斷更新發展，檢測精度以及適應范圍也得到進一步改善，這為紅外測溫技術在變電設備運維中的應用奠定了堅實的基礎[1]。

2 紅外測溫技術機理及應用優勢

紅外測溫技術利用了不同溫度物體放射紅外線的強度和波長不同而實現測溫功能，根據該技術的這一基本特點，在技術創新過程中，需要突出對其機理的充分運用，并將技術優勢盡可能發揮出來。同時，需結合變電設備工作的具體情況，使紅外測溫技術的應用更具針對性，從而達到預期的運維效果。

2.1 機理

任何物質在分子層面都要保持一定的熱運動狀態，組成該物質的各種分子微粒始終保持高速運動，對于單個分子來說，其運動軌跡存在很大偶然性，但按照統計規律分析，整個物質的所有分子均依照一定的規則進行分布。分子熱運動中會向外輻射能量，這些能量以熱能方式存在，整個過程即宏觀世界所說的熱輻射現象。這些熱輻射會以紅外線的方式產生，紅外線的強度和波長可以表征該物質的受熱程度，基于此，根據紅外線輻射情況來判斷該物質的溫度，這是紅外測溫技術得以實現的基礎。

具體來說，紅外測溫技術是利用對被測物體放射熱能來辨識其表面溫度，通過對紅外線的檢測識別各種設備的工作狀態。變電設備屬于體系化的形式，在實際溫度探測時，需要考量常態下變電設備的紅外線輻射水平，并以此為標準來衡量設備的正常運行情況。紅外測溫技術包括熱源紅外線輻射探測、信號傳輸、信號處理三個重要的環節。通過一系列的具體操作，使來自變電設備的相關信息最終轉化為精準的溫度信息，據此判斷設備是否處于不正常的發熱狀態。從目前應用情況來看，紅外測溫技術與互聯網系統進行連接，能夠即時發現變電系統內部的工作狀態，隨時監控，為第一時間對變電設備過熱問題進行處理提供準確信息。

2.2 應用優勢

紅外測溫技術能夠在變電設備運維過程中充分使用，與其自身存在的一些技術優勢密不可分，該技術不僅在監測安全性和穩定性方面有充分保障，在實施成本控制方面也有較大優勢。

（1）降低操作風險。變電設備正常運行情況下，設備處于通電狀態，采用接觸式測溫方式必然會導致危險，且因為設備所處工作環境的限制，使接觸式測溫的實施難度顯著增加。紅外測溫技術屬于典型的非接觸測溫，該測溫方式可以與被測設備保持一定距離，但是所測量數據的準確性不受影響。紅外線測溫設備一般處于獨立運營狀態，不需要搭配一些輔助性支持系統，可以避免因設備過多導致故障高發的可能性，包括安裝調試和設備更換技術升級，都可以非常便捷完成，最大限度地避免出現誤操作等行為。

（2）提高運維效率。對于配電系統來說，運維涉及環節多、任務重、工作難度大，必須掌握運維重點，才可以集中資源對相關內容和環節重點把握，從而保障運維的效率和質量。紅外測溫技術可以通過簡單、靈活、便捷的方式對變電設備的工作狀態有非常準確的管理，使日常的維護工作能夠更加及時、準確，在設備狀態出現問題時可以第一時間有效處理。

（3）實現智能化監測。紅外測溫技術能夠針對正常運行和斷電狀態的變電設備實施溫度狀態監測，這是實現變電設備智能化監控必不可少的條件。監測數據可以通過無線互聯網實現在線管理，整個變電系統都可以在監管平臺上實時顯示。紅外測溫設備作為智能化監測系統的終端設備，直接將溫度監測信息納入管理系統，在計算機上形成智能化管理的基本條件。就目前我國配電企業所采用的紅外技術而言，已經將圖像辨析和數值處理等功能進行了整合，使運維工作更具針對性，其準確程度也能夠得到很好的保證。通過引入紅外測溫技術，各種故障、運維內容、設備溫度變化等情況都可以儲存在相應系統中，進一步強化變電設備的智能化運維水平。

（4）降低系統運營成本。在整個配電網絡中，很多變電設備由于長時間處于高負荷工作狀態，更易發生老化問題。傳統的處理方式是定期對部件設備進行更換，這會造成一些本還可以繼續使用的設備配件被淘汰，提升運營成本。同時，一些正常設備也因為難以判斷其是否故障而被更換，導致系統成本升高。采用紅外測溫技術，能夠實時監控變電設備的運營狀態，可以對故障部件配件進行準確判斷，以便及時更換，而工作狀態良好的部件和配件則可以繼續使用，從而降低配電系統的運營成本，提高運維質量和效率，節省人力[2]。

3 紅外測溫技術在變電設備運維中的具體應用

在實際變電設備的運維工作中，紅外測溫技術可以發揮非常關鍵和重要的作用，其實現方式和具體操作都將對整個配電系統的安全穩定運營產生較大影響。變電設備運維可以充分借助紅外測溫技術的各種優勢，從根本上保證運維質量。

3.1 紅外測溫技術的技術實現

（1）辨別設備正常工作狀態的溫度。正常工作狀態下，變電設備的溫度處于一個適宜的范圍，采用紅外測溫技術可以對這些設備的正常溫度進行測量，明確不同設備的發熱閾值，進而辨識設備工作狀態。其技術難點是對于那些變電設備中的配件，很難形成聚焦，使測量的準確性受到干擾。為此，在實際檢測中，要確保體系中電流強度達到足夠水平，一般都選擇在用電的晚高峰階段。

（2）對比測量溫差。橫向對比變電設備不同狀態下的溫差，供應雙重的同等設備，測得對應的端點溫差。在這種基礎上，辨別潛在的弊病及漏洞。運用這類途徑，可以規避用電高峰，但著手測查前，先要明晰等待測定的配件部分，如隔離觸頭、接觸狀態下的引流線。這是由于這些配件固有的電阻可被隨時變更。

（3）縱向對比辨別。紅外測溫技術需要考量變電設備各時段的紅外圖譜，以便明晰變電設備部件和配件的發熱傾向。為此，需要事先建構這些部件配件的歷程圖譜，包括常用圖譜、突發故障圖譜，進而使縱向對比更加準確、真實。

3.2 用于檢修狀態

紅外測溫技術彌補了傳統變電檢修的不足。在紅外測溫技術特有的思路中，設備故障常常起始于異常變熱。此外，測溫必備的圖譜辨別了各時點的運維情形，以供輔助參照。

3.3 排除常見事故

伴隨負荷升高，多層級的變電體系荷載了偏大的負擔，帶來突發故障。紅外測溫技術操作步驟中的故障篩查，密切關聯著查驗的成效、故障辨別的速率。經過綜合考量，采納縱橫范圍的對比溫差，可以辨別事故，這些數值被涵蓋在設定好的故障區段內。停止投運以后，發覺互感器銜接的線圈顯示出受潮的傾向，鐵質配件銹蝕。辨別這些隱患，規避了更大范圍變電故障的發生。

3.4 其他注意事項

采用紅外測溫技術，應注重辨別體系內的負載電流。流經電流越多，測得故障會越為凸顯。此外，還需辨識拍攝焦距，設定對焦距離。為此，在平日的高溫階段、偏高負荷階段，可隨時查驗紅外頻度，設定拍攝間隔、找準拍攝方向，確保篩選的方向穩定，布設三腳架以便穩定設備，并及時調整裝置。紅外測溫技術具有一定的局限性，如變壓器架構之內的故障辨識不能采用該技術，原因是故障態勢下的熱場會被油循環擾亂，變壓器固有的表層很難辨識明晰的發熱點[3]。

4 結束語

綜上所述，紅外測溫技術有著便捷性、安全性優勢，在智能化和穩定性方面有極大的發展潛力。我國配電企業大力推廣紅外測溫技術，并將其與變電設備的運維工作進行系統整合，就是基于其技術優勢做出的正確判斷。在變電設備的運維中，合理利用和充分發揮紅外測溫技術，能夠優化運維技術管理，提高運維質量，降低運維成本。